[发明专利]用于覆盖高纵横比特征结构的氮化硅钝化层

说明书

技术领域

本发明的实施例关于在高纵横比特征结构上形成包括氮化硅的钝化层，所述高纵横比特征结构用于在基板上制造电子电路。

背景技术

电子电路(诸如，集成的、显示器、存储器、电源与光电电路)正变得更加密集且更加复杂。这些电路的特征结构的尺寸正变得更加小以允许更大的空气密度横跨基板。这些特征结构包括连接器凸块、互连、半导体或氧化物特征结构、栅极、电极、电阻、通孔与许多其它的部件。随着特征结构的宽度或水平尺寸变得更小，上述特征结构的纵横比提高，这是因为特征结构的垂直尺寸必须更大以提供相同的横截面积。在通过钝化层覆盖特征结构以保护特征结构或使特征结构电绝缘时，纵横比(特征结构的高度与宽度的比例)为具体的问题。

作为实例，如图1A与图1B所示，钝化层10可用于覆盖特征结构12，以在用其它材料涂覆特征结构之前或过程中避免特征结构12的含金属表面的氧化。特征结构12包括互连13(图1A)与连接器凸块14(图1B)。互连13用于连接基板15上的有源与无源器件。举例而言，连接器凸块14用于倒装晶片封装中以作为集成电路芯片与外部环境之间的互连点。连接器凸块14形成于接合垫上以允许管芯成为颠倒的“翻转”电路并直接焊接至连接器或电路板，由此节省传统丝焊与箔连接器的时间与成本。互连13与连接器凸块14都由钝化层10覆盖。

然而，随着互连13或连接器凸块14的纵横比提高至高于0.2的数值，逐渐变得难以在特征结构12周围、尤其是特征结构的凹角(re-entrant corner)17处沉积连续、共形且基本上不具有缺陷的钝化层10，。参照图1A，钝化层10形成缺陷11(诸如，接缝16)，所述缺陷11在互连13的角17处分裂打开钝化层10。连接器凸块14上的钝化层10也可在连接器凸块14的基部周围的角17处形成接缝16。

在芯片封装、重新分配层(RDL)、或硅穿孔(TSV)铜或钨通孔中，接缝问题经常因为凹角17的几何元素而加重。举例而言，如图1C所示的高纵横比特征结构12，诸如硅通孔18，硅通孔18包括通过电介质层19形成的孔，所述孔由导电材料填充以在下方特征结构(诸如，互连13)与上方特征结构(诸如，凸块14)之间形成连接。当以钝化层10涂覆硅通孔18与上方的连接器凸块14时，形成于钝化层10与连接器凸块14和硅通孔18的交接处的凹角17经常出现接缝16。高纵横比特征结构12的又一实例包括用钝化层10覆盖的氧化物结构(未显示)。氧化物结构可包括含二氧化硅的结构，氧化物结构诸如形成于硅穿孔中的氧化物衬垫层、或形成于硅穿孔的铜支柱顶部上的氧化物层，它们允许在基板的背侧显露通孔连接。再者，形成于钝化层10中的缺陷11覆盖上述特征结构12。

在特征结构12具有复杂几何结构的区域(特别是具有尖锐边缘与角度的凹角17)处的钝化层10中的缺陷11也可为其它类型，其它类型诸如微裂缝、发丝裂缝等等。然而，并不明白如何在避免缺陷出现在上述钝化层10中的同时形成具有这些高纵横比的特征结构12并维持这些特征结构的几何结构与其它尺寸。

因此，尽管开发出多种在特征结构周围沉积钝化层的方法，但由于包括这些与其它不足的多种原因，仍持续寻求进一步改善钝化层的沉积。

发明内容

在基板的特征结构上形成包括氮化硅层的钝化层的方法包括在处理区中提供具有多个特征结构的基板。在第一阶段中，将包括含硅气体与含氮气体的电介质沉积气体导入所述处理区，并经供给能量以在特征结构上沉积氮化硅层。在第二阶段中，将成分不同于电介质沉积气体的处理气体导入处理区，并经供给能量以处理所述氮化硅层。可多次执行所述第一阶段与第二阶段。

所述方法可包括初步清洁阶段，所述初步清洁阶段包括提供包括含氢气体的清洁气体进入处理区，并对清洁气体供给能量以形成包括含氢物种的经供给能量的清洁气体，所述含氢物种清除基板的特征结构上的原生氧化物膜。

在另一形式中，初步浸泡阶段包括提供包括硅烷的浸泡气体进入处理区，并将基板维持在约100至约240°C的温度下以在基板的特征结构上沉积附着层。